Биолог Анча Баранова: вечная мерзлота может "подарить" человечеству крайне опасные вирусы, споры и микроорганизмы
Вечная мерзлота в Сибири может скрывать различные вирусы, споры и микроорганизмы. Такие опасности в интервью «Ленте.ру» перечислила доктор биологических наук, профессор Школы системной биологии Университета Джорджа Мейсона (Вирджиния, США) Анча Баранова.
Она рассказала, как группа ученых из Франции изъяла из льда, добытого в зоне вечной мерзлоты в Якутии, дюжину древних вирусов, самому старшему из которых было 48,5 тысячи лет. Исследователи из университета Экс-Марсель "реанимировали" в лабораторных условиях семь древних вирусов, четыре из которых принадлежат к семейству Pandoraviridae и ранее не были открыты. Остальные три вируса принадлежат к семействам Mimiviridae и Pithoviridae.
«Один из вирусов разморозился и атаковал амебу, он клетку амебы убил, а сам при этом размножился. Из одной вирусной частицы получилось сто. То есть за тысячи лет вирус не потерял свои свойства, как бы "ожил"», — объяснила Баранова.
Подписывайтесь на телеграм-канал журнала "ИсраГео"!
При этом в последнее время, отметила биолог, оттаивает большая площадь вечной мерзлоты, однако вероятная опасность кроется не столько в древних вирусах, сколько в тех представителях биологических царств, которые считались вымершими, но на деле оказались законсервированы в вечной мерзлоте.
«То есть не вирусы, не бактерии, а какая-то иная форма вполне земной, но древней жизни под названием, скажем, "логус гогогус", которая питается чем попало и людьми в том числе», — сказала биолог, отметив, что ничего «суперопасного» пока не обнаружилось.
При этом специалист призвала подумать и о других, более реальных опасностях, которые могут поджидать человечество в вечной мерзлоте. Существуют бактерии, например, сибирская язва, которые могут долго существовать в виде спор в телах ранее погибших животных, а при потеплении оживать. Подобные места, отметила она, отмечены на картах, но есть и захоронения, о которых нет информации.
«Нужно мониторить все новоразмороженные участки вечной мерзлоты, делать микробиологические и вирусологические обзоры, смотреть все, что обитает в талой воде: амебы, коловратки, что-то еще», — заключила биолог.
* * *
Тема эта не нова. Например, в прошлом году в издании hightech.fm была опубликована статья Елизаветы Приставки "Тысячелетние вирусы в мерзлоте: может ли таяние ледников спровоцировать эпидемию".
Эксперты утверждают, что тысячелетние вирусы находятся в вечной мерзлоте — она занимает не менее 25% площади всей суши, говорится в статье.
Материк, где вечная мерзлота отсутствует полностью, — это Австралия, в Африке возможно ее наличие только в высокогорных районах. Значительная часть современной вечной мерзлоты унаследована от последней ледниковой эпохи, и сейчас она медленно тает. Содержание льда в промерзлых породах варьируется от нескольких процентов до 90%.
Также многолетнемерзлые грунты наблюдаются и под дном океанов и морей, определение мерзлотно-геологического строения разреза и криогенных процессов которых являются сложной научно-исследовательской задачей.
Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания — 1370 м — зафиксирована в феврале 1982 года.
В статье «Воскрешение инфекционных заболеваний прошлого: истерия или реальный риск?» ученые напомнили о вспышке сибирской язвы, случившейся в 2016 году на Чукотке после того, как оттаяли скотомогильники столетней давности.
По мнению авторов работы, оживший микроб может быть для нас еще более опасен, поскольку мы с ним никогда не контактировали. Впрочем, подхватить гигантский вирус из мерзлоты людям не грозит, уверяют ученые, поскольку он поражает только амеб.
Под микроскопом Pithovirus выглядит как овал с толстыми стенками и отверстием на одном конце. Это отверстие имеет «пробку» с сотовой структурой. Вирус размножается путем создания репликационных «фабрик» в цитоплазме своего хозяина, и только одна треть его белков имеет сходство с белками других вирусов.
Ученых удивило и то, что огромная частица практически пустая: по своему строению Pithovirus в 150 раз менее плотный, чем любой бактериофаг.
Содержимое вируса завернуто в своеобразный складчатый конверт толщиной 60 нм, изнутри выложенный липидами. Чтобы проникнуть в амебу, питовирус мимикрирует под бактерию.
Когда он оказывается внутри клетки, в его оболочке открывается отверстие, липидная мембрана разрывается, образуя канал, по которому содержимое вируса выдавливается в цитоплазму жертвы. В результате в амебе возникает что-то вроде фабрики по репликации копий полноценных вирусов.
У обычных вирусов очень маленький, редуцированный до минимума геном, содержащий несколько сотен тысяч пар оснований. Ведь все необходимое для жизнедеятельности и размножения они берут от организма-хозяина.
Геном же гигантского вируса довольно большой. К примеру, у пандоравируса 2770 пар оснований и 2556 генов, кодирующих белки. Причем функции 2155 из них неизвестны. Для сравнения — у обычных вирусов вообще нет белков.
Из-за этого ученые одно время считали гигантов чем-то ближе к клетке. Однако их главное отличие неоспоримо: у них нет рибосом и РНК, они не синтезируют АТФ и не размножаются делением.
Кроме этого, в пробах льда возрастом 15 тыс. лет обнаружили 28 неизвестных ранее науке вирусов. Ученым пришлось разработать особый метод исследования, чтобы исключить ошибочное заражение проб бактериями.
Пробы одного из самых древних льдов взяли еще в 2015 году ученые из США и Китая. Для этого пришлось просверлить 50 м ледника в Тибете.
Так как поверхность проб была заражена бактериями при сверлении и транспортировке льда, исследователи изучали внутреннюю часть образцов. Для этого они поместили их в холодную комнату с температурой –5 градусов по Цельсию и использовали стерильную ленточную пилу, чтобы отрезать по полсантиметра с внешнего слоя проб.
После этого оставшийся лед промыли этанолом и оплавили его еще по 0,5 см с каждой стороны. Итоговые образцы промыли стерильной водой. Таким образом, ученые убедились, что исследуют слои льда, не зараженные другими бактериями и вирусами.
Богатый геном гигантских вирусов озадачил ученых и вызвал дискуссию об их происхождении. Согласно одной из гипотез, у вирусов не было общего предка, они произошли от неких протоклеточных форм, которые более 3 млрд лет назад конкурировали с последним универсальным общим предком (Last universal common ancestor, или LUCA), от которого произошли все живые существа. Эти протоклетки проиграли LUCA, но не исчезли со сцены, а приспособились паразитировать на его потомках.
Гигантские вирусы сохранились до наших дней. Ученые описывают все больше их современных представителей не только в акантамебах, но и в других протистах.
Угроза появления новых вирусов из-за таяния ледников существует, но она не новая: ледники тают не одно столетие, поэтому потенциальная опасность была на протяжении многих лет.
* * *
В фантастических романах и фильмах, созданных с разным уровнем таланта и научных обоснований, иногда можно встретить "истории" про оживших мамонтов и других крупных обитателей вечной мерзлоты. Даже люди в этих произведениях оживали. Использовалась и тема "воскрешения" древних микроорганизмов и вирусов, угрожающих уничтожить планету.
Очень важно, чтобы ученые были готовы к неожиданностям. Пандемия коронавируса показала, что опасность может подстерегать буквально за углом. А какая мерзость может таиться в тающей мерзлоте – это еще вопрос.
